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第31章 自修复材料 物品拥有自愈超能力（第1页）

在我们的日常生活中，物品损坏是一件再常见不过的事情。

衣服划破、手机屏幕摔裂、汽车轮胎磨损……这些损坏不仅给我们带来不便，还可能造成资源的浪费和经济的损失。

长久以来，人们一直在寻求各种修复损坏物品的方法，但往往需要耗费大量的时间、人力和物力。

然而，随着材料科学的飞速发展，一种神奇的自修复材料正在逐渐走进我们的视野，它赋予了物品如同拥有“自愈”

超能力一般的特性，为解决材料损坏问题带来了全新的思路和方法。

自修复材料不仅有望改变我们对材料使用和维护的传统观念，还将在众多领域引发革命性的变革。

自修复材料的概念与原理

什么是自修复材料

自修复材料，简单来说，就是一种在受到损伤后能够自动恢复其原有性能和结构的材料。

这种“自愈”

能力并非像生物的自我修复那样基于复杂的生命机制，而是通过材料自身内部的特殊结构、成分或化学反应来实现。

自修复材料可以是天然的，也可以是人工合成的。

天然的自修复材料如木材、橡胶树分泌的乳胶等，在一定程度上展现出自我修复的特性；而人工合成的自修复材料则是科学家们通过深入研究和创新设计，模拟生物的自我修复机制或利用材料本身的特殊性质开发出来的新型材料。

自修复的原理

自修复材料实现“自愈”

的原理多种多样，主要可以归纳为以下几种类型：

1.微胶囊型自修复：这是一种较为常见的自修复机制。

在材料制备过程中，将具有修复功能的液体（如单体、催化剂等）封装在微小的胶囊中，并均匀分散在基体材料中。

当材料受到损伤出现裂纹时，裂纹扩展会刺破微胶囊，释放出内部的修复液。

修复液与预先分散在基体中的催化剂或引发剂接触，发生聚合反应，从而填充裂纹，使材料恢复原有的性能。

例如，在一些自修复涂料中，微胶囊内的修复液在涂层表面出现划痕时释放，迅速固化填补划痕，恢复涂层的防护性能。

2.血管型自修复：借鉴了生物体内的血管系统。

在材料内部构建类似血管的通道网络，将修复剂存储在这些通道中。

当材料受损时，裂纹会破坏血管通道，修复剂顺着通道流出，流向损伤部位，实现对裂纹的填充和修复。

这种自修复方式能够实现较大范围的损伤修复，适用于一些对结构完整性要求较高的材料，如航空航天领域的复合材料。

3.可逆共价键型自修复：某些材料分子之间通过可逆共价键相互连接。

当材料受到外力作用发生损伤时，共价键断裂，但在一定条件下（如温度、压力等），这些断裂的共价键能够重新形成，使材料恢复到原来的状态。

这种自修复方式具有较高的修复效率和精度，能够多次重复修复过程。

例如，一些具有可逆共价键的高分子材料，在加热或光照的刺激下，可以实现损伤部位的自我修复。

4.氢键作用型自修复：氢键是一种较弱的分子间作用力，但在某些材料中，氢键的存在赋予了材料自修复的能力。

当材料受损时，分子间的氢键被破坏，但由于氢键的动态可逆性，在适当的条件下，分子能够重新排列并形成氢键，从而使材料的结构和性能得到恢复。